并联有源电力滤波器工程应用关键技术的研究

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1、浙j1人。≯”卜≯f-论逆摘嘤摘要以谐波抑制，无功补偿为主要功能的有源电力滤波器的基本理论已经成熟，但是市场尚无成熟的谐波有源抑制产品，同时电网谐波问题日益突出，因此需要对有源电力滤波器进行产业化应用研究。并联有源电力滤波器以其安装、维护方便，成为商用化产品的主流。所以本文针对并联有源电力滤波器，展开产业化应用研究。本文研究工作首先由如下工程问题引出：并联有源电力滤波器在补偿办公楼电气负载产生的谐波电流时，会出现谐波放大现象。办公楼电气负载主要是计算机、开关电源、不间断电源、电压型变频器等，这些都是电压型谐波源．本文以电容滤波型整流电路(电压型谐波源)的分析作为切

2、入点，基于“分段线性化”方法，对并联有源电力滤波器补偿电容滤波型整流负载进行了稳态分析，得到系统的电流和电压波形，进而获得其频谱特性．通过本文所述稳态分析方法，可以从理论上理解并联有源电力滤波器补偿电容滤波型整流负载的工作过程，对有源电力滤波器的应用研究具有重要的理论和实际意义。本文在分析办公楼负载电气特性的基础上，建立了有源电力滤波器补偿容性负载的简化模型，依据该模型分析了负载中容性元件的电容值与谐波电流放大之间的关系；为了克服谐波放大现象，本文首先通过负载电流采样环节后加装滤波器的方式，将电流谐振频率分量从采样值中滤除，虽然达到了抑制谐波放大的目的，但是由于延

3、时的引入，使得补偿后网侧电流畸变率(THD)急剧升高；然后根据这一思路，采用基于快速傅立叶变换(FFT)的有选择谐波补偿方法将电流谐振频率分量从负载电流采样值中滤除，使得系统在谐振频率处变为开环控制，使系统稳定。经过对办公楼负载的实际并网谐波补偿实验证明基于FFT的有选择谐波补偿方法对于抑制谐波放大是有效的。本创新点的研究工作对于实际工程应用具有参考价值。为了满足大容量的谐波抑制要求，本文提出了模块化有源电力滤波器并联补偿方案，该方案的特点是模块化结构及N+I冗余并联控制策略、主从总线结构及主机产生、负载电流检测方案以及并联均流策略。主机产生及负载电流检测是这一并

4、联方案的突出特点，体现了本文的创新性工作。本文还对多模块并联系统浙}l大。7博If付沦殳摘嵯进行了建模和稳定性研究：依据模块化并联补偿方案，在省科技计划重点项目的支持下，对有源电力滤波器进行产业化研究，从项目方案、设计、器件选型，样机调试、满功率运行及性能检测，楼宇负载与工业负载的实际并网实验，直至工业样机定型，对有源电力滤波器的产业化应用研究起了较大的推进作用，支撑项目目前已经有定型的工业化产品推出。全文围绕上述三个方面展开，章节分排如下：(I)第一章从实际应用角度，总结阐述了有源电力滤波技术在谐波检测、电流跟踪控制、拓扑结构三个方面的研究进展；(2)第二章对并

5、联有源电力滤波器补偿电容滤波型整流负载进行了稳态分析；(3)第三章分析了有源电力滤波器补偿容性负载时出现的谐波放大现象，并利用FFT方法使得系统在谐振频率处变为开环控制，达到抑制谐波放大的目的；(4)第四章、第五章提出有源电力滤波器模块化并联方案，并详细说明了模块化并联系统的设计和实验；(5)第六章对全文进行了总结，并对今后的研究工作进行了展望。关键词：有源电力滤波器、电容滤波型整流负载，建模、楼字负载、谐波放大、多模块并联系统．N+I冗余浙；1人‘o"卜’≯f一论近AbstractTheActivePowerFilter(APF)withthegoalofhar

6、monicinhibitionandreactivepowercompensationisalreadybasicallymature．Atthesametime，theproblemofpowerharmonicbecomesmoreandmoresevere．Therefore，itisurgenttGcarryoutindustrializedandappliedresearchaboutAPF．ShuntAPFbecomesmainstreamduetoitsconvenienceininstallationandmaintenance．So．theind

7、ustriaIizationofshuntAPFiSstudiedinthisdissertation．TheresearchdevelopedbythisdissertationisinducedbytheengineeringproblemthatharmonicamplificationoccurswhenaconventionalshuntAPFcompensatesharmoniccurrentgeneratedbyelectricapparatusinofficebuilding．Theelectricloadsinofficebuildingarem

8、ainly